4. Einführung in Datenbanken (WPF 2025/26, opp)

Datenbanken

Unser neues Thema heißt: die relationale Datenbank.

Dazu folgen wir zunächst wieder den sehr guten Ausführungen von inf-schule.de: Datenbanksysteme. Bei den Aufgabenformulierungen gelten die bereits an anderer Stelle veröffentlichten Grundsätze.

Allgemeine Hinweise zur Bearbeitung

Die Hinweise nicht dokumentieren, nachdenken, durchlesen oder nachvollziehen bedeuten, dass keine schriftliche Ausarbeitung angefertigt werden muss.

Die Dokumentation möglicher Ergebnisse erfolgt in einem elektronischen Dokument. Dieses Dokument wird als PDF-Datei bei itslearning in der entsprechenden Abgabe hochgeladen.

Damit gilt: Ein Dokument enthält alle Antworten zu einer Aufgabe/Abgabe.

Grundlage: inf-schule.de

Im Bereich Datenbanksysteme wird hier vor allem das Kapitel Datenbank für Geodaten (terra) verwendet. Dieses terra-Kapitel enthält mehrere Unterkapitel, unter anderem:

  1. Relationale Datenbanken - hier Kap. 1.1 genannt
  2. Verknüpfen von Daten - hier Kap. 1.2 genannt
  3. Verbessern der Ausgabe -  hier Kap. 1.3 genannt
  4. Beziehungstabellen -  hier Kap. 1.4 genannt
  5. Ergebnisse zusammenfassen
  6. Beziehungen innerhalb von Tabellen
  7. Grenzen des terra-Modells

Hinweis zur Nummerierung: Die folgenden Kapitelnummern sind Arbeitsnummern für diese Aufgabenübersicht. Sie orientieren sich an der Reihenfolge auf inf-schule, ersetzen aber nicht die interne inf-schule-Nummerierung.

1. Kennenlernen einer relationalen Datenbank

Wir beginnen mit dem Unterkapitel Relationale Datenbanken im Kapitel Datenbank für Geodaten (terra). Dieses Unterkapitel wird hier als Kap. 1.1 bezeichnet.

Kap. 1.0 und 1.1: Einstieg und Ziele

Kap. 1.1.1 Einstieg – Geoinformationssystem

  • Aufgabe 1: durchlesen, nachdenken und nachvollziehen.
  • Aufgabe 2: durchlesen, nachdenken und nachvollziehen.

Kap. 1.1.2: Fachkonzept – Relationale Datenbank

Durchlesen und ggf. so nachvollziehen, dass das Prinzip verstanden ist: Eine relationale Datenbank speichert Daten in Tabellen. Tabellen besitzen Namen, Attribute, Datentypen und Datensätze.

Kap. 1.1.3: Daten abfragen

Durchlesen und ggf. so nachvollziehen, dass das Prinzip verstanden ist.

Hinweis: Die TERRA-Datenbank muss nicht heruntergeladen werden. Stattdessen den Link zur interaktiven SQL-Eingabe in einem neuen Fenster öffnen: SQLterra1.php. Damit können die Aufgaben bearbeitet werden.

  • Aufgabe 1: ausprobieren, nachdenken, SQL verändern und die Struktur dieser einfachen SQL-Abfrage verstehen.
  • Aufgabe 2: dokumentieren.

Hinweis zur Dokumentation von SQL-Abfragen

  1. Beste Möglichkeit: Die SQL-Abfrage für die Lösung aus dem Textfeld im Browser kopieren und in eine geeignete Textverarbeitung einfügen. Dabei immer die Aufgabennummer angeben. So stehen später alle Lösungen geordnet nach Aufgaben in einem Dokument. Dieses Dokument kann anschließend als PDF exportiert oder gespeichert werden.
    Die Ergebnistabelle braucht nicht dokumentiert werden!
  2. Falls ein direkter PDF-Export nicht möglich ist, kann über das Menü Drucken häufig eine PDF-Datei erzeugt werden, zum Beispiel über Druck in PDF oder eine ähnliche Funktion.
  3. Alternativ kann ein Screenshot der Webseite angefertigt und in die Textverarbeitung eingefügt werden. Dabei muss nicht die gesamte SQL-Ausgabe sichtbar sein. Wichtig ist aber, dass das Textfeld der SQL-Eingabe so vergrößert wurde, dass das gesamte SQL sichtbar ist.
  4. Nur wenn die obigen Möglichkeiten nach mehreren Versuchen nicht funktionieren, kann die Webseite komplett als PDF gespeichert werden. Erst wenn auch das nicht möglich ist, sollte die Webseite als HTML-Seite gespeichert und als Lösung abgegeben werden.

Kap. 1.1.4: Fachkonzept – SQL

Durchlesen und ggf. so nachvollziehen, dass das Prinzip verstanden ist. Wichtig sind insbesondere SELECT, FROM, WHERE und ORDER BY. WHERE und ORDER BY können entfallen; FROM gehört zur grundlegenden Abfrage.

  • Aufgabe zum Abschnitt „Sortieren in SQL“: Gib eine Tabelle aus mit Name, Hauptstadt und Einwohner, die nach Anzahl der Einwohner aufsteigend sortiert ist. Nur das für die Lösung der Aufgabe notwendige SQL dokumentieren.

Kap. 1.1.5: Exkurs – Ausschnitt der realen Welt

Durchlesen und nachvollziehen. Wichtig ist der Begriff Miniwelt: In einer Datenbank wird immer nur ein Ausschnitt der realen Welt gespeichert. Dabei werden bewusst Entscheidungen über Tabellen, Attribute, Datentypen, Einheiten und Schreibweisen getroffen.

  • Aufgabe 1: ausprobieren und Ergebnis kurz dokumentieren.
  • Aufgabe 2: nachdenken und stichpunktartig notieren.
  • Aufgabe 3: SQL-Befehl testen, Ausgabe betrachten und kurz erklären.

Kap. 1.1.6: Übungen

Die Übungsseite enthält Aufgaben zur einfachen Datenbank mit den Tabellen ort und land. Bearbeite die Aufgaben mit der interaktiven SQL-Eingabe.

  • Aufgaben 1–6: durcharbeiten und dokumentieren, sofern eine SQL-Abfrage oder ein begründetes Ergebnis erforderlich ist.

Entwickle zusätzlich mindestens 3 eigene Fragestellungen an die Datenbank, zum Beispiel: „Gib alle Länder Europas aus, die mit dem Buchstaben D beginnen.“ Das ist zugegebenermaßen eine recht einfache Fragestellung. Finde komplexere Fragestellungen, zum Beispiel durch Verknüpfung mehrerer logischer Ausdrücke in der WHERE-Clause.

Gib zu jeder eigenen Fragestellung die zugehörige SQL-Abfrage an, die die Fragestellung beantwortet.

Kap. 1.1.7: Das hast du hier gelernt

Interaktiv bearbeiten und zur Wiederholung nutzen. Nicht zusätzlich dokumentieren, außer wenn ausdrücklich etwas abgegeben werden soll.

Weitere Aufgabe

Einstiegsaufgaben und Fragen im interaktiven Wissensspeicher beantworten und die JSON-Datei zusätzlich über itslearning abgeben.

Damit ist der Einstieg abgeschlossen. Demnächst geht es weiter mit Abfragen über zwei und mehrere Tabellen. Das ist eigentlich das, wofür relationale Datenbanken gemacht sind.

2. Verknüpfen von Daten

Es geht weiter mit dem Unterkapitel Verknüpfen von Daten. Dieses Unterkapitel wird hier als Kap. 2 bezeichnet.

Hinweis: In diesem Abschnitt geht es darum, einzelne Datensätze eindeutig zu finden, Tabellen über Schlüssel miteinander zu verknüpfen und Daten aus mehreren Tabellen auszulesen.

  • Kap. 2.1: Einen Datensatz finden
    Seite öffnen: Aufgaben 1 und 2 ausprobieren, nachdenken und die Probleme beim eindeutigen Finden eines Datensatzes nachvollziehen. Eine schriftliche Dokumentation ist hier nur notwendig, wenn ausdrücklich eine SQL-Abfrage als Lösung festgehalten werden soll.
  • Kap. 2.2: Fachkonzept – Schlüssel
    Seite öffnen: durchlesen und die Begriffe Primärschlüssel, künstlicher Primärschlüssel und eindeutige Identifizierung eines Datensatzes verstehen.
  • Kap. 2.3: Fehler in den Daten
    Seite öffnen: Aufgaben 1–3 bearbeiten. Die Beobachtungen zu Fehlern bzw. Problemen in den Daten kurz dokumentieren.
  • Kap. 2.4: Fachkonzept – Beziehungen zwischen Tabellen
    Seite öffnen: durchlesen und die Begriffe Fremdschlüssel, Beziehung zwischen Tabellen, Redundanz, Inkonsistenz und 1:n-Beziehung verstehen.
  • Kap. 2.5: Daten aus zwei Tabellen auslesen
    Seite öffnen: Aufgaben 1 und 2 ausprobieren, nachdenken und nachvollziehen, warum beim Auslesen aus zwei Tabellen eine passende Verknüpfungsbedingung benötigt wird.
  • Kap. 2.6: Fachkonzept – Verknüpfung von mehreren Tabellen
    Bearbeite zunächst bei inf-schule die Seiten 2.1 bis 2.5 im Abschnitt „Verknüpfen von Daten“.
    Die dort folgende Seite 2.6 wird durch unsere eigene WvS-Seite ersetzt:     Daten aus mehreren Tabellen abfragen.
    Dort übst du, wie man mehrere Tabellen im FROM-Teil verwendet und im WHERE-Teil festlegt, welche Datensätze zusammengehören.
  • Kap. 2.7: Übungen
    Seite öffnen: Aufgaben 1–3 bearbeiten und dokumentieren. Von den Aufgaben 4 und 5 insgesamt mindestens drei Teilaufgaben nach eigener Wahl bearbeiten und die jeweilige SQL-Abfrage dokumentieren. Bei den SQL-Abfragen keine Bedingungen verwenden, die sich direkt auf interne künstliche Schlüsselwerte wie z. B. land.KNR='EU' stützen.
  • Kap. 2.8: Das hast du hier gelernt
    Seite öffnen: am Ende zur eigenen Lernüberprüfung interaktiv bearbeiten. Nicht zusätzlich dokumentieren, außer wenn ausdrücklich etwas abgegeben werden soll.

3. Komplexere Beziehungen zwischen Tabellen und deren Abfragen

Grundlage ist das Unterkapitel Beziehungstabellen. Dieses Unterkapitel wird hier als Kap. 4 bezeichnet.

4. Zählen und Rechnen mit SQL in Datenbanken: Aggregation

Grundlage ist das Unterkapitel Ergebnisse zusammenfassen / Aggregation. Dieses Unterkapitel wird hier als Kap. 5 bezeichnet.

  • Im Unterkapitel Übungen zur Aggregation die Aufgaben 1–4 und 6 bearbeiten und dokumentieren.
  • Bei Aufgabe 1 genügt eine Teilaufgabe eigener Wahl.
  • Nicht bearbeiten: Aufgabe 5.